自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

王　巋內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市扎蘭屯市自來水公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾　162650

?

自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

王巋
內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市扎蘭屯市自來水公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾162650

摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，供水系統(tǒng)的發(fā)展也逐漸的得到完善，在自來水廠中，應(yīng)用較為廣泛的就是變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)。變頻供水方式能夠有效的降低電耗，對(duì)自來水廠的水量與水壓進(jìn)行有效的控制。因此，為促進(jìn)自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展，本文對(duì)自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞自來水廠；變頻供水；自動(dòng)控制系統(tǒng)；應(yīng)用

我國(guó)對(duì)城市水工業(yè)系統(tǒng)給予了高度的重視，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在自來水廠的供水系統(tǒng)中。自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)是非常重要的，在應(yīng)用前應(yīng)該對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的了解，掌握變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)與原理，從而促進(jìn)自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展。

1　變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)

在自來水廠的供水系統(tǒng)中，由于用戶的用水量在不同的時(shí)段、季節(jié)有著不同的需求，這就需要自來水廠結(jié)合用水需求量對(duì)供水壓力進(jìn)行調(diào)整。水泵節(jié)能的主要措施就是水泵調(diào)速，串極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、液力藕合器調(diào)速、變極調(diào)速以及滑差電機(jī)調(diào)速等都是水泵機(jī)組節(jié)能調(diào)校的主要方式。交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是非常有效的一種技術(shù)，并且在工作效率、調(diào)速范圍、調(diào)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及輸出特性等方面都比其他的調(diào)速方式有著明顯的優(yōu)勢(shì)。變頻調(diào)速的節(jié)電效率非常的高，是一種非常有效的節(jié)能降耗技術(shù)。在自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)中，變頻器是非常重要的，并且其基礎(chǔ)就是變頻調(diào)速技術(shù)。在自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)中，采用的主要為變壓變量供水與恒壓變量供水兩種方式。對(duì)于恒壓變量供水方式而言，主要是結(jié)合自來水廠水壓力變化，利用PID控制器對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)的。保持出廠水壓的恒定不變。而變壓變量方式則是結(jié)合送水量與出廠水的壓力通過變頻器對(duì)其頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的，通過送水量的變化而實(shí)現(xiàn)電耗的節(jié)約。

2　變頻節(jié)能技術(shù)

在自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)中，應(yīng)用較為廣泛的就是變頻節(jié)能技術(shù)。變頻節(jié)能技術(shù)的主要元件就是變頻器，通過變頻器能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行頻率的切換，從而實(shí)現(xiàn)水量與水壓的控制，降低自來水供水系統(tǒng)的電耗。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自來水廠的供水系統(tǒng)也得到了不斷的完善，在自來水廠中應(yīng)用變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠結(jié)合用戶在不同季節(jié)、時(shí)段的用水需求量對(duì)供水水壓與頻率進(jìn)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)自來水廠變頻供水的自動(dòng)控制。

3　系統(tǒng)控制及原理

在自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)中，應(yīng)該對(duì)供水工藝的要求進(jìn)行明確。在變頻系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，應(yīng)該先將水泵打開，之后將閥門打開。變頻系統(tǒng)停止時(shí)，應(yīng)該先將閥門關(guān)閉，之后將水泵關(guān)閉。對(duì)于自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)而言，還應(yīng)該對(duì)自動(dòng)化控制原理進(jìn)行分析。首先，開泵。先接通主交流接觸器，為變頻調(diào)速器進(jìn)行充容充電，一段時(shí)間后電機(jī)能夠通過變頻調(diào)速器進(jìn)行起動(dòng)，一般時(shí)間為15s，電動(dòng)閥門在25s后即能夠自動(dòng)開啟。其次，在變頻供水系統(tǒng)自動(dòng)控制運(yùn)行時(shí)，能夠借助于PID調(diào)節(jié)器將處理后的壓力變送器信號(hào)傳入到變頻調(diào)速器中，從而對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效的控制，實(shí)現(xiàn)水網(wǎng)壓力的調(diào)節(jié)。最后，關(guān)泵。將電動(dòng)閥門關(guān)閉后，能夠使得變頻調(diào)速器、電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)關(guān)閉，主交流接觸器經(jīng)過10s后也能夠主動(dòng)斷開。

4　自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用

在自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)是非常重要的，其主要組成部分就是主電路與控制電路。一級(jí)泵站主電路框圖在主電路中應(yīng)該對(duì)變頻器的核心部件、主要電氣元件進(jìn)行合理的選擇。二級(jí)泵站的主電路框圖和一級(jí)泵站主電路框圖基本相似，主要的不同點(diǎn)就是變頻器與水泵的功率有所差異。控制電路也是非常重要的，主要的控制核心為PLC，在自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)中包括一級(jí)泵站水泵機(jī)組控制電路與二級(jí)泵站水泵機(jī)組控制電路。在自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)中，軟件部分主要包括了變頻器參數(shù)、PLC控制程序框圖等。自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)使用變頻器的參數(shù)設(shè)定主要是由系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)行決定的。在進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)控制時(shí)，應(yīng)該對(duì)一級(jí)泵站清水池的低水位與高水位進(jìn)行設(shè)定，分別為1.5m、2.7m，而控制水位的高度應(yīng)該為2.6m。同時(shí)還應(yīng)該對(duì)二級(jí)泵站揚(yáng)水管的低水壓值、恒定水壓值以及高水壓值進(jìn)行設(shè)定，分別為0.3MPa、0.45MPa以及0.5MPa。在進(jìn)行系統(tǒng)的變頻器參數(shù)設(shè)定時(shí)，應(yīng)該結(jié)合自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行。在進(jìn)行一級(jí)泵站與二級(jí)泵站的PLC控制程序時(shí)，通常能夠根據(jù)基本邏輯指令或者步進(jìn)指令對(duì)其進(jìn)行正確的編寫。自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)屬于順序控制系統(tǒng)，通過步進(jìn)指令能夠使得編寫的程序思路更加的清晰、概念更加清楚。

5　循環(huán)變頻軟起動(dòng)技術(shù)

5.1循環(huán)變頻原理

啟動(dòng)系統(tǒng)后，就能夠依靠變頻器帶動(dòng)某一臺(tái)電機(jī)進(jìn)行變頻運(yùn)行，如果電網(wǎng)的工頻頻率與變頻器運(yùn)行頻率相接近時(shí)，變頻運(yùn)行泵就能夠進(jìn)行自動(dòng)切換操作，從而保持工頻進(jìn)行工作。這時(shí)另一臺(tái)電機(jī)就能夠受到變頻器的控制，從而正常運(yùn)行。如果降低變頻器頻率時(shí)，所達(dá)到的頻率和設(shè)定的停泵頻率相一致時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)主動(dòng)對(duì)一臺(tái)以工頻運(yùn)行的泵進(jìn)行控制，使其停止。通過這樣的不斷循環(huán)，從而借助一臺(tái)變頻器控制所有電機(jī)完成變頻軟啟動(dòng)達(dá)到循環(huán)變頻軟啟動(dòng)的目的。

5.2變頻到工頻的切換

變頻器早工作時(shí)，主要采用的是交-直-交的方式，通過變頻將電網(wǎng)輸送的50HZ交流電整流轉(zhuǎn)換為直流電，在逆變成交流電。變頻器在進(jìn)行工作時(shí)，能夠有著本身的相位與頻率，電機(jī)在進(jìn)行頻率切換時(shí)，主要是變頻器拖動(dòng)向工頻旁路進(jìn)行切換時(shí)，在切換的一瞬間可能出現(xiàn)電網(wǎng)交流電與變頻器輸出交流電的相位、頻率有所差異的現(xiàn)象。存在這種情況進(jìn)行切換時(shí)，可能會(huì)使得保護(hù)用斷路器跳開，這主要是由于過大的工頻旁路回路電流所造成的。在大多數(shù)自來水廠變頻供水中，一般需要先斷開變頻器側(cè)接觸器，經(jīng)過一段時(shí)間后再閉合旁路側(cè)接觸器，通過時(shí)間差降低電機(jī)的運(yùn)行速度，從而順利的進(jìn)行工頻運(yùn)行狀態(tài)。但是不管采用什么樣的方式進(jìn)行調(diào)整，都會(huì)使得電機(jī)進(jìn)行工頻切換時(shí)存在較大的電流。結(jié)合變頻到工頻切換的這種問題，能夠借助于相序同步檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，主要是對(duì)變頻器輸出側(cè)與電網(wǎng)的相位、頻率進(jìn)行檢測(cè)的，當(dāng)兩者的頻率相接近時(shí)，通過頻率信號(hào)的輸送來對(duì)輸出頻率與相位進(jìn)行強(qiáng)制改變，從而與電網(wǎng)的相位、頻率相同，這樣的切換方式能夠瞬間完成變頻到工頻的切換，同時(shí)電流的擾動(dòng)非常小。

6　結(jié)論

綜上所述，變頻供水是實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能供水的一種方式。變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)是自來水廠的核心，通過變頻調(diào)速能夠?qū)λ畨骸⑺康冗M(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，從而降低電耗。為促進(jìn)自來水廠變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展，需要對(duì)變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了解，明確其運(yùn)行的原理，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)循環(huán)變頻軟起動(dòng)技術(shù)的控制。

參考文獻(xiàn)

［1］陳艷.自來水廠變頻供水PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2015（2）：102.

［2］李璐，馬思樂，欒義忠.雙變頻恒壓供水系統(tǒng)在自來水廠中的應(yīng)用［J］.變頻器世界，2014（10）：85-87.

［3］馬建倫，陳志強(qiáng).變頻調(diào)速在自來水廠控制系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.中國(guó)儀器儀表，2015，22（12）：81-85.

［4］宋素寬，杜煜.變頻調(diào)速恒壓供水的自動(dòng)控制系統(tǒng)［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2015（10）：74-75.

中圖分類號(hào)TP2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2016）165-0169-01

作者簡(jiǎn)介：王巋，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市扎蘭屯市自來水公司。